业界动态

《中国制造2025》首个国家“智能专项”启动国家财政支持助力实现制造强国

最近，从工信部装备司召开的“智能专项”项目任务书专家核查会议获悉，我国《中国制造2025》公布后首个国家专项——“智能专项”已经启动。

“智能专项”分“智能制造标准制定”和“智能制造新模式”两部分。“智能制造标准制定”的目标是：到2020年，建立起较为完善的智能制造标准体系。“智能制造新模式”将在“数控机床”、“电力装备”、“新一代信息技术”、“节能和新能源汽车”、“农业机械”、“先进轨道交通设备”、“航空装备”、“海洋工程和高技术船舶”等制造行业实施示范推广。数控机床制造行业有：大连光洋科技集团公司、宁波海天精工股份公司、新乡日升数控轴承装备有限公司、北京机电院有限公司、湖北三环锻压设备有限公司等13家企业项目入选“智能制造新模式”示范项目。据悉，对于智能制造示范项目国家将给予财政支持。

专家认为,加快推进智能制造是实施《中国制造2025》的主攻方向，对于推动中国实现制造强国目标具有重要意义。

打破国外垄断，填补国内空白，中国制造再添靓丽一笔核级水下高分辨率耐辐射摄像系统成功应用核电基地

近期，由中科院光电技术研究所研发的核级水下高分辨率耐辐射摄像系统成功应用于国内各大核电基地，其各项技术指标在国内外同类产品中处于领先地位，在市场应用中打破国外垄断，填补了国内空白。

该高分辨率耐辐射摄像系统IOE-CPR-M独有辐射屏蔽技术，可以在5000Gy/h的剂量率条件下稳定工作100小时，并且图像输出优良。系统可以在水平方向360°连续旋转，无监视盲区。采用高性能图像传感器，分辨率可达200万像素，同时可以输出1080P高清视频。在精密电机驱动下，该系统反应灵敏，运转平稳，在任何速度下都可以保证捕捉到的画面图像无抖动现象。由于配置了特殊的水下动密封部件，可在水下100m工作，这是该系统所具备的最大优势。 由于以上技术特点使其足可媲美国外同类产品，在该领域真正实现“中国造”。

值得一提的是，该系统搭载的是光电所自主研发的视频扰动处理和图像测量技术，可以在高温水下环境中进行视频检测和图像处理，得到高质量视频图像及相关数据。

据悉，这套系统由光电所花费两年时间自主研发而成，专门服务于核环境，从2015年起，被广泛应用于我国核电基地。此前国内核电基地水下监测设备均采购国外产品。国家《核电中长期发展规划（2011—2020年）》提出目标，到2020年我国在运核电装机达到5800万千瓦，在建3000万千瓦。可以预见，伴随核电继续蓬勃发展的良好势头，该系统也将在国民经济发展中发挥更大作用。

金属氧化物半导体材料的表面缺陷研究新思路世界上最灵敏的NO2传感材料成中国研究亮点

最近，世界知名期刊Small以Communication形式发表了新疆理化技术研究所窦新存团队的一项研究成果，并被“Materials Views中国”作为亮点报道。

近年来，一系列理论及实验结果表明：金属氧化物半导体材料的表面缺陷能够提高其对NO2分子的吸附能力，同时也能够高效地促进电子从半导体的导带转移至NO2分子，从而有效地提高其检测灵敏度，因此，通过对材料表面缺陷的调控实现对NO2的超灵敏检测具有重要研究价值。

目前广泛研究的表面缺陷类型为单电子氧空位缺陷（VO*），然而另一种坐落于SnO2表面的缺陷——超氧复合自由基（Sn4+-O2-*）却未被引起足够的重视。与VO*缺陷中心相比，电子在Sn4+-O2-*上理论上更容易与NO2分子发生作用从而增强灵敏度，原因在于电子坐落于吸附的O2分子上，远离SnO2晶格对其的束缚。然而，这种具有特殊结构的缺陷与材料灵敏度的关系还未被研究过。

窦新存团队为了在材料表面引入这种缺陷，设计并构建了热力学不稳定的制备条件，以极不稳定的SnCl4作为原料，利用冰浴控制反应温度以阻止其激烈的水解反应，再利用高温高压的水热环境瞬间打破前驱体溶液的亚稳态从而获得缺陷。基于该方法能够成功地将引入材料表面，利用这种材料制备的传感器对ppb浓度量级的NO2具有超灵敏的传感特性（对200 ppb的NO2响应高达35350倍），可以称得上是目前世界上最灵敏的NO2传感材料。

此外，研究人员通过实验首次证明了材料表面Sn4+-O-*2数量的微小改变就能引起材料敏感性能的巨大变化。基于这种材料的传感器具有长期稳定性，良好的重复性、选择性，以及在紫外光下迅速恢复等一系列优异的传感特性，可为传感器的工业化生产提供有力的保障。

突破技术瓶颈，面向海外市场我国首套150℃井下传感器研发成功

日前，我国首个自主研发的150℃电泵井下传感器样机成功试机，该产品突破了125℃的技术瓶颈并且解决了高费用问题。填补了国内技术空白。

技术人员经过一个月监测，确认此产品可以精确测量出电潜泵入口压力、出口压力、井液温度、电机温度、机组振动等7项参数。“获取这些参数，就能及时掌握油井生产工况参数、分析油井生产状态，帮助用户优化电潜泵井开采方案、提高采油效率。”大庆油田力神泵业技术研发中心电气设计副主任韩继强说。

韩继强介绍，2014 年开始研发此产品，当时国内电泵井下传感器大多是耐125℃，能否成功突破“125℃”成了研究的关键。技术人员通过对井下电源系统、数据采集和信号调理单元、时序控制和数据传输机制深入研究，形成150℃高温环境下的多通道分时传输技术、具有自稳定功能的井下仪器供电技术两项关键技术。去年，科研团队解决了时序控制电路传统设计方案价格昂贵、井下电源静态功耗高、国外相关高小器件出口限制等技术难题，终于成功完成突破。

大庆油田150℃电泵井下传感器主要面向海外市场，一套设备比使用国外产品节省了5万元，下一步，大庆油田将对150℃井下传感器进行规模推广，逐步替代原有国外产品。

新型荧光探针高灵敏高选择性检测H2O2成功实现宫颈癌细胞线粒体靶向定位

最近，由兰州化学物理研究所邵士俊带领的一个研究组设计合成了一种具有线粒体靶向功能、优良生物相容性以及OFF-ON型荧光响应的H2O2荧光探针，成功实现了对细胞线粒体的靶向定位，以及对肿瘤细胞线粒体中外源和内生H2O2的快速、高灵敏、特异性检测与成像分析，有望改善当前H2O2特异性检测荧光探针十分匮乏的现状。

研究人员以甲基苯硼酸频哪酯基官能化的喹啉基团为线粒体靶向定位和H2O2识别作用单元，以咔唑基团为信号报告单元，所制成的探针能够高灵敏、高选择性地检测H2O2，且响应时间较短（<5min）、检测限低（0.04μM）。结合激光共聚焦成像技术，该探针被成功应用于人体宫颈癌细胞（HeLa）中H2O2的检测。

该研究提供了一种新型的细胞线粒体靶向荧光探针分子设计方案，有望在与活性氧检测相关的疾病预警、药物研发和生物成像等领域得到应用。

线粒体是细胞有氧呼吸和制造能量的主要场所，H2O2是一种重要的活性氧类物质，主要产生于细胞线粒体有氧呼吸电子传递链。H2O2参与了生物体内氧化还原和信号转导过程，但H2O2在细胞内过量积聚会引起生物体代谢紊乱，导致一系列疾病，如癌症、糖尿病、帕金森症等。具有选择性识别作用的荧光探针与成像技术在生物活性物质的实时-动态-可视化检测等方面发挥着重要作用，被广泛应用于生物、医疗、临床诊断等诸多领域。

ZnO纳米颗粒掺杂技术研究新成果爆炸物气氛快速识别有新招

近期，新疆理化技术研究所的一个研究小组在探究气敏响应快慢与材料的结构和表面缺陷的关系时发现，采用过渡金属掺杂的ZnO纳米颗粒为敏感膜制成的气体传感器阵列对室温下硝基爆炸物饱和蒸气和两种非制式爆炸物原料的蒸气均表现出良好的响应与区分能力，可以在13s内将9.1 ppb的三硝基甲苯（TNT）和4.9 ppt的黑索金（RDX）从高浓度的结构类似物，如12.5%的苯，3.85%的甲苯和394.7 ppm的硝基苯中很好地分辨出来。该传感材料的响应速度和大小可与目前世界上最灵敏的爆炸物气氛传感材料相媲美。

近年来的研究表明，金属氧化物掺杂能够提高材料对目标分子的响应大小，其原因归结于表面缺陷的存在。然而，掺杂对气敏材料响应快慢的影响鲜有研究。所以，研究小组采用溶胶-凝胶法制备了富含表面缺陷的氧化锌（ZnO）纳米颗粒。通过电子顺磁共振表征发现，纳米颗粒的表面缺陷浓度与气敏响应大小存在重要联系，证明单电子氧空位对气敏性能起决定性作用。同时，过渡金属掺杂使得ZnO纳米颗粒中心的外部产生了一个局部电荷聚集层，能够显著缩短对爆炸物气氛的响应时间和回复时间。

据悉，该项目获得了国家自然科学基金、中科院“百人计划”等项目基金的资助，这是世界上首次通过掺杂将材料的结构和响应速度联系起来，为传感器的实用化提供有力的保障。

过渡金属掺杂ZnO纳米颗粒对爆炸物气氛快速响应

可以测量柔软曲面表面压力的柔性压力传感器

东京大学研究生院工程学研究科的染谷隆夫教授的研究小组2016年1月宣布，成功研发了一种可在柔软曲面上（例如气球）测量压力的柔性传感器，即便以80μm曲率半径弯曲变形也不会受到影响，并计划首先将其应用于定量化触诊压力的“数字触诊”等用途。

之所以能达到这种效果，是因为压力传感器厚度仅为3.4μm，几乎不会受到弯曲变形的影响。压力在 0～70Pa之间时，电阻值会发生两位数变化，压力在0～600Pa之间时，电阻值会发生6位数以上的变化。施加压力时的响应时间仅为20ms，解除压力时为5ms。具有3000次以上的耐用性。

为了实现这一点，研究小组进行了两点改进。第一是将聚酰亚胺基板的厚度减小至约1μm；第二使用纳米纤维制作超薄压阻材料。在橡胶材料中掺入碳纳米管和石墨烯，采用静电纺丝法（Electro Spinning）制成纳米纤维，将这种纳米纤维束用作压阻材料。施加压力时，不仅纳米纤维中的碳纳米管和石墨烯的距离会靠近，而且纳米纤维之间的粘附度也会提高，因此电阻值会降低。

研究小组将此次开发的压力传感器与有机晶体管的有源矩阵相结合，试制出了可在柔软的曲面上测量压力分布的多点压力传感器，并已证实，将其粘贴在气球表面时，即便气球大幅变形，也能高精度测量压力分布。

基于该传感器具有很高的响应速度，研究小组将传感器安装在硅胶制成的人工血管的外壁上，测量人工心脏装置产生的模拟动脉血流的流速。

目前研究人员正在着手于将传感器投入实用量产，并需要解决一些难道，例如，要让在橡胶材料中均匀掺入碳纳米管和石墨烯的工艺支持量产。而且，目前使用的是需要高压力的气流粉碎（Jet Milling）法，需要降低这种方法的压力。

能够测量汗水中化学成分的传感器

1月28日《自然》杂志介绍了美国加州大学伯克利分校Ali Javey团队研制的一种新型可穿戴传感器，该设备可测量汗水中特定分子水平，通过识别汗水中有用的生物标记物，获得个人生理和健康的实时信息，促进大规模实时生理和临床研究。

人体汗液中含有丰富的生理和代谢信息，该传感器可为在户内外长时间进行体育运动的人提供详细的汗液分析，用于疾病诊断、药物滥用检测和运动表现优化。目前市场上的可穿戴传感器可用来追踪人的身体活动和生命体征，例如心跳等，但却无法在分子水平上提供使用者的健康信息。

研究人员综合以往可穿戴传感器的先进技术，如皮肤贴合度、塑料材质传感器和硅基电路，设计出一个柔性的、完全集成的无线排汗分析系统，可佩戴在额头、手臂等身体部位。该传感器可同时进行多个汗液代谢物的测量，包括葡萄糖、乳酸和电解质，如钾和钠离子，同时还可监测皮肤温度以校准传感器。